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申请/专利权人：北京理工大学

摘要：本发明公开的一种可达域引导的弹药分布式联盟构建方法，属于弹药任务分配技术领域。本发明围绕异构弹群协同打击目标建立群打击任务分配模型、打击弹道模型以及联盟形成博弈模型。联盟形成博弈模型基于个体收益、偏好关系、合作法则构建。选取联盟形成博弈作为基础任务分配框架，结合可达域引导禁忌搜索机制定制自适应引导联盟构建策略，基于自适应引导联盟构建策略改善异构弹群协同在线任务分配的最优性和时效性。本发明基于可达域引导禁忌搜索机制，建立禁忌列表储存已搜索到的局部最优联盟结构，避免重复形成相同联盟，缩减弹药分配目标的策略空间，提高弹群联盟构建速度，实现在线联盟任务分配，提高异构弹群打击目标的精度和分配效率。

主权项：1.一种可达域引导的弹药分布式联盟构建方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤一：围绕异构弹群协同打击目标建立群打击任务分配模型、打击弹道模型以及联盟形成博弈模型；步骤1.1：建立如式1、2、3所示的群打击任务分配模型；战场中有N枚异构弹药打击M个目标，且N＞M；定义D＝{D1,...,DN}为弹药集合，T＝{T1,...,TM}为目标集合；目标的资源需求向量描述为： 式中，分别表示攻击目标Tm所需要的第1、2、num种资源的数量；定义t时刻有集合结构为SCt＝{A1t,...Amt,...,AMt}，其中Amt为打击第m个目标Tm的弹药集合；任务分配的全局目标是最大化各弹药集合净收益之和如式2所示： 式中，m与n为弹药集合序号；UmAmt表示t时刻弹药集合Amt执行目标m的净收益；约束条件保证每枚弹药均需要加入集合；约束函数确保每枚弹药在某一时刻只能加入一个集合；Amt打击目标Tm的净收益为： 式中：为打击目标Tm的收益，为打击目标Tm所需的能耗，ω1为收益权重系数，ω2为能耗权重系数，νmt为目标Tm在t时刻的价值，为打击目标Tm所需的第i类资源，为针对目标Tm的弹药集合Amt在t时刻具有的第i类资源，为弹药集合Amt中的弹药在t时刻距目标Tm的总距离，每枚弹药距目标的距离由三维比例导引法计算的弹道预估确定；步骤1.2：建立用于计算弹药可达域的打击弹道模型；打击弹道模型包括弹药质心运动学模型、弹目相对运动关系模型和三维比例导引控制律模型；步骤1.2.1：弹药在飞行过程中质量保持不变，根据弹药质心运动规律构建弹药质心运动学模型如式4所示： 式中：V表示弹药速度大小，θ表示弹道倾角，ψV表示弹道偏角，nx、ny、nz表示过载矢量在弹道坐标系各轴上的分量，x,y,z表示弹药的质心位置坐标，g为重力加速度；步骤1.2.2：分析弹药和目标的相对运动，构建弹目相对运动关系模型如式5所示： 式中：r代表弹药与目标之间的距离，qy代表视线高低角，qz代表视线方位角，VT代表目标速度大小，θT代表目标弹道倾角，ψVT代表目标弹道偏角；步骤1.2.3：根据弹药与目标的相对运动关系，采用比例导引法进行目标打击，三维比例导引控制律模型如式6所示： 式中：N代表制导增益系数；步骤1.3：基于个体收益、偏好关系、合作法则，构建联盟形成博弈模型；步骤1.3.1：考虑联盟中攻击目标的弹药数量，计算每枚弹药获得的收益；若在t时刻弹药Dn是联盟Amt的成员，则Dn的收益表示如式7所示： 式中：符号|Amt|表示计算联盟Amt中的成员个数；步骤1.3.2：对任意一枚弹药在t时刻选取任意两个联盟Ait与Ajt，定义一个能够传递的偏好关系若比起联盟Ajt，弹药Dn更倾向加入联盟Ait，则表明弹药Dn更偏好Ait，记为步骤1.3.3：在联盟形成博弈中，为避免陷入较差的局部最优解，选取合作法则作为联盟偏好关系的评定准则，构建合作法则如式8所示： 式中：分别代表联盟Ait中弹药Dn与弹药Dk的个体收益，分别代表联盟Ait与联盟Ajt的总收益，分别代表联盟Ait与联盟Ajt除掉弹药Dn的总收益，Ait{Dn}代表联盟Ait中除了Dn外的其他成员，Ajt{Dn}代表联盟Ajt中除了Dn外的其他成员；步骤1.3.4：基于个体收益、偏好关系、合作法则，构建联盟形成博弈模型；步骤二：弹药与目标参数初始化；所述的弹药参数信息包括弹药编号、弹药位置、弹药过载范围、弹道初始倾角、弹道初始偏角、弹药初始飞行速度和弹药携带资源；所述的目标参数信息包括目标编号、目标位置和目标所需资源.步骤三：选取初始打击目标；各弹药根据步骤二的参数信息依靠打击弹道模型解算出自身可达域，并提取处于可达域内的初始目标集合，各弹药随机选取目标作为初始打击对象；打击同一目标的各个弹药组成联盟；步骤四：弹药身份确立；异构弹群在执行联盟在线任务分配时，分为联盟领弹、联盟普通成员和自由成员3种身份；为保证每个联盟中只有一个领弹，采用令牌机制，弹药携带资源越多则能分配越大的令牌号，联盟中最大令牌号的弹药成为领弹；各弹药确立自身身份，若是领弹，转入步骤五，否则转入步骤七；步骤五：领弹整顿联盟；各联盟领弹判断联盟打击对应目标所需的资源是缺少还是冗余，若缺少资源，发布招标信息；若冗余资源，剔除贡献最少的联盟成员，使其成为自由成员；若既不缺少又不冗余，则进入步骤六；步骤六：领弹接收投标信息；各联盟领弹根据投标信息计算成员加入前后联盟收益变化，并返回给投标者是否中标的信息；步骤七：自由成员或联盟普通成员发布投标信息；身份非领弹的弹药根据选取新联盟依据判断自身是自由成员还是联盟普通成员；若是自由成员，则与新联盟领弹建立通信发布投标信息；若是联盟普通成员，则与原联盟领弹和新联盟领弹进行通信，向新联盟领弹发布投标信息；步骤八：当联盟结构经历Kmax10轮迭代均保持不变后，各个弹药均不会离开当前联盟，即实现可达域引导的弹药分布式联盟构建，得到全局最优的弹药分布式联盟。

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